【正文】 素體。 為形成另二片滲碳體創(chuàng)造條件。 轉(zhuǎn)變時(shí)有兩個(gè)物理過(guò)程同時(shí)進(jìn)行： ?一是碳原子和鐵原子遷移產(chǎn)生高碳的滲碳體和低碳的鐵素體； ?二是晶格重構(gòu)，由面心立方的奧氏體轉(zhuǎn)變成體心立方的鐵素體和復(fù)雜立方的滲碳體。由于轉(zhuǎn)變溫度的不同，貝氏體的組織形態(tài)也不同，可分為 上貝氏體 （ B上 ）和 下貝氏體 （ B下 ）。 14:36:47 機(jī)電工程學(xué)院 Engineering Materials 形成 溫度范圍 在 350℃ ～ Ms。 在電子顯微鏡下可以看出，下貝氏體是由針片狀過(guò)飽和 α固溶體和與其共格的 ε碳化物（ ）組成，分布在過(guò)飽和的 α固溶體針的內(nèi)部排列成行，并與 α過(guò)飽和固溶體針的長(zhǎng)軸約呈55176。角。 上貝氏體塑變抗力較低，易引起脆裂，因此上貝氏體的強(qiáng)度和韌性均不高，在生產(chǎn)中基本不使用。 獲得 下貝氏體組織 是強(qiáng)化鋼材的重要途徑之一。 (2)貝氏體轉(zhuǎn)變過(guò)程 當(dāng)溫度較高 (550℃ ～ 350℃) 時(shí)， 條狀 α 過(guò)飽和固溶體從奧氏體晶界向晶內(nèi)平行生長(zhǎng)， 形成 上貝氏體組織 。 貝氏體轉(zhuǎn)變速度主要受碳原子擴(kuò)散速度影響。 14:36:47 機(jī)電工程學(xué)院 Engineering Materials （ 1）馬氏體 (martensite)組織形態(tài)和性能 轉(zhuǎn)變溫度 ： Ms以下（對(duì)于共析鋼為 230℃ 以下） 獲得馬氏體，是鋼件強(qiáng)韌性的重要基礎(chǔ)。 四、 馬氏體型轉(zhuǎn)變 14:36:47 機(jī)電工程學(xué)院 Engineering Materials ①馬氏體 晶體結(jié)構(gòu) 馬氏體是過(guò)飽和的 ?固溶體，用 M表示 c/a1 稱為馬氏體的正方度 含碳量高，正方度大 14:36:47 機(jī)電工程學(xué)院 Engineering Materials 馬氏體組織形態(tài)主要有兩種類型。 板條狀馬氏體的立體形狀細(xì)長(zhǎng)板條狀。在一個(gè)奧氏體晶粒內(nèi)可以形成幾個(gè)位向不同的馬氏體束 。 ②馬氏體的組織形態(tài) 14:36:47 機(jī)電工程學(xué)院 Engineering Materials 針狀馬氏體的立體形態(tài)呈 雙凸透鏡 狀，顯微組織為 針片 狀，是立體形態(tài)的截面。在一個(gè)奧氏體晶粒內(nèi)，先形成的馬氏體片橫貫奧氏體晶粒，但不能穿越晶界，后形成的馬氏體片不能穿過(guò)先形成的馬氏體片，所以越是后形成的馬氏體片也就越小。 在透射電下，針片狀馬氏體的亞結(jié)構(gòu)主要是孿晶，因而這種馬氏體又稱 孿晶 馬氏體。 14:36:47 機(jī)電工程學(xué)院 Engineering Materials ?當(dāng)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于%時(shí)，馬氏體轉(zhuǎn)變后的組織全部是板條馬氏體， ?當(dāng)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于1%時(shí)，則幾乎全部是片狀馬氏體， ?碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于 %～ 1%之間時(shí)是板條馬氏體和針狀馬氏體的混合組織。 14:36:47 機(jī)電工程學(xué)院 Engineering Materials 主要特點(diǎn)：高硬度高強(qiáng)度。 ③馬氏體性能 馬氏體強(qiáng)化的 主要原因 是由于過(guò)飽和碳原子引起的品格畸變，即 固溶強(qiáng)化 。 合金元素存在對(duì)鋼中馬氏體的硬度影響不大。 14:36:47 機(jī)電工程學(xué)院 Engineering Materials 由于轉(zhuǎn)變溫度不同，過(guò)冷奧氏體將按不同機(jī)理轉(zhuǎn)變成不同組組織（珠光體、貝氏體、馬氏體）。通?？梢杂脺囟?、時(shí)間、和轉(zhuǎn)變量之間關(guān)系的過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變曲線表示。曲線綜合反映了過(guò)冷奧氏體在不同過(guò)冷度下等溫轉(zhuǎn)變過(guò)程：轉(zhuǎn)變開始和終了時(shí)間，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物和轉(zhuǎn)變量與溫度和時(shí)間的關(guān)系。 14:36:47 機(jī)電工程學(xué)院 Engineering Materials (1)等溫轉(zhuǎn)變曲線的建立 金相法 將轉(zhuǎn)變開始點(diǎn) a和轉(zhuǎn)變終了點(diǎn) b標(biāo)在同一個(gè)轉(zhuǎn)變溫度 時(shí)間的坐標(biāo)圖上，并分別連接各轉(zhuǎn)變開始點(diǎn)和轉(zhuǎn)變終了點(diǎn)，標(biāo)出轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，可得該曲線，即 C曲線。 過(guò)共析鋼 的 C曲線隨碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加向左移。 14:36:47 機(jī)電工程學(xué)院 Engineering Materials 2 奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 C曲線 ?CCT曲線 Continuous、 Cooling、 Transformation ?只有 P、 M轉(zhuǎn)變 ?υk為臨界冷卻速度 14:36:47 機(jī)電工程學(xué)院 Engineering Materials 連續(xù)冷卻與等溫冷卻的比較 孕育期不同 過(guò)冷度不同 轉(zhuǎn)變產(chǎn)物不同 實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用 14:36:47 機(jī)電工程學(xué)院 Engineering Materials 過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線 在連續(xù)冷卻中的應(yīng)用 ?1爐冷 A→P ?2空冷 A→S ?3油淬 A→T+M+ A ′ ?4水冷 A→M ＋ A′ ?k臨界冷卻速度 ?k P S M T 14:36:47 機(jī)電工程學(xué)院 Engineering Materials 應(yīng)用場(chǎng)合： 預(yù)先熱處理 ：安排在鑄鐵和鍛造之后，切削（粗）加工之前，用以消除前一工序所帶來(lái)的某些缺陷，為隨后工序作組織準(zhǔn)備。 鋼的退火和正火 退火和正火都是應(yīng)用非常廣泛的熱處理工藝。 ② 消除殘余內(nèi)應(yīng)力 ，可減少工件后續(xù)加工中的變形和開裂。正火可以消除過(guò)共析鋼中網(wǎng)狀 Fe3C。 退 火 和正 火 的 主要目的 : 14:36:47 機(jī)電工程學(xué)院 Engineering Materials ： 將組織偏離平衡狀態(tài)的鋼加熱到適當(dāng)溫度 ， 保溫一定時(shí)間 ， 然后緩慢冷卻 （ 一般為隨爐冷卻 ） ，以獲得接近平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝 。 完全退火又稱 重結(jié)晶 退火和 普通 退火。 應(yīng)用場(chǎng)合 ：主要用于 亞共析成分 的中碳鋼，大中型合金鋼的鑄、鍛件及熱軋型材，有時(shí)也用于焊接結(jié)構(gòu)。 ①完全退火 14:36:47 機(jī)電工程學(xué)院 Engineering Materials ●通過(guò)完全重結(jié)晶，使熱加工造成的粗大、不均勻的組織均勻化和細(xì)化，以提高性能； ●使中碳以上的碳鋼和合金鋼得到接近平衡狀態(tài)的組織，以降低硬度，改善切削加工性能； ●由于冷卻速度緩慢，還可消除內(nèi)應(yīng)力。 應(yīng)用場(chǎng)合 ：球化退火是一種不完全退火 （ 加熱溫度略高于 Ac1 ） ， 主要用于 共析 和 過(guò)共析碳素鋼 及合金工具鋼 。 ②球化退火 組織： 鐵素體基本上彌散分布著顆粒 狀 滲 碳 體 的 組織 ， 成為 粒狀珠光體 。 特點(diǎn)： 等溫退火使工件在爐內(nèi)的停留時(shí)間大大縮短，提高熱處理爐的使用率， 縮短生產(chǎn)周期， 應(yīng)用場(chǎng)合 ：特別適合某些合金鋼的小型工件。 ③等溫退火 等溫退火對(duì)于亞共析鋼可替代完全退火，對(duì)于共析鋼、過(guò)共析鋼，可代替球化退火。 14:36:47 機(jī)電工程學(xué)院 Engineering Materials 均勻化退火是將鑄件加熱到略低于固相線的溫度為 Ac3+150℃ 200℃ 長(zhǎng)時(shí)間保溫 ， 然后緩慢冷卻的熱處理工藝 。 ④均勻化退火（擴(kuò)散退火） ⑤去應(yīng)力退火 去應(yīng)力退火是將工件加熱至 Ac 1以下某一溫度（ 根據(jù)具體需要確定 ） 保溫后隨爐冷卻到 160℃ 以下出爐空冷 。 14:36:47 機(jī)電工程學(xué)院 Engineering Materials 正火是將鋼材或鋼件加熱到 Ac3（或 Accm）以上 30℃ ～ 50℃ ，保溫適當(dāng)?shù)臅r(shí)間后，在靜止的空氣中冷卻的熱處理工藝。 過(guò)共析鋼正火后可消除網(wǎng)狀碳化物，所以正火是最常用的消除網(wǎng)狀碳化物熱處理工藝； 低碳鋼正火可顯著改善切削加工性能。 因此，正火是一種優(yōu)先采用的預(yù)先熱處理工藝。各種退火、正火加熱范圍， 14:36:47 機(jī)電工程學(xué)院 Engineering Materials 退火和正火的 選擇 （ 1） 從切削加工性上考慮 切削加工性包括硬度 ， 切削脆性 ， 表面粗糙度及對(duì)刀具的磨損等 。 至于 合金鋼 ，由于合金元素的加入 ， 使鋼的硬度有所提高 ， 故中碳以上的合金鋼一般都采用退火以改善切削性 。 （ 3） 從經(jīng)濟(jì)上考慮 正火比退火的生產(chǎn)周期短 ， 耗能少 ， 且操作簡(jiǎn)便 ，故在可能的條件下 ， 應(yīng)優(yōu)先考慮以正火代替退火 。 主要目的 ：通過(guò)先獲得馬氏體或貝氏體，再為以后獲得各種力學(xué)性能的實(shí)用回火組織做準(zhǔn)備。為防止奧氏體粗大，一般淬火溫度不宜太高，一般規(guī)定淬火溫度在臨界點(diǎn)以上 30℃ ～ 50℃ 。 如果淬火 溫度過(guò)高 ，出現(xiàn)粗大馬氏體組織。 如果淬火 溫度過(guò)低 ，在淬火組織中將出現(xiàn)鐵素體，造成鋼的硬度不足強(qiáng)度不高。 如果淬火 溫度過(guò)高 ，奧氏體晶粒粗大，淬火后的馬氏體也粗大，且殘余奧氏體量提高，這不僅降低硬度，耐磨性和韌性，而且會(huì)增大變形和開裂傾向。 由于大多數(shù)合金元素（ Mn 、 P除外）有阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大的作用，因而淬火溫度允許比碳素鋼高 14:36:47 機(jī)電工程學(xué)院 Engineering Materials 在淬火工藝中所采用的 冷卻介質(zhì) 稱為淬火介質(zhì)。淬火介質(zhì)對(duì)保證淬火工藝的實(shí)施起 至關(guān)重要 作用。 較為理想的淬火介質(zhì)應(yīng)該是在 C曲線“鼻尖”附近快冷，使冷卻曲線不與 C曲線相交，而在 Ms點(diǎn)附近應(yīng)盡量慢冷，以減少馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)產(chǎn)生的組織內(nèi)應(yīng)力。理想的淬火冷卻速度， 見(jiàn)圖 。 二、淬火介質(zhì) 目前常用的冷卻介質(zhì)仍是水和油。它是鋼材固有的一種屬性。 14:36:47 機(jī)電工程學(xué)院 Engineering Materials 淬透性對(duì)鋼的力學(xué)性能影響很大 ， 如果工件淬透了 ， 表里的性能均勻一致 ， 能充分發(fā)揮鋼材的力學(xué)性能潛力；如果未淬透 ， 表里的性能便存在差異 ， 尤其在高溫回火后 ， 心部的強(qiáng)韌性將比表層低 。如彈簧 、 熱鍛模等 ，要求淬透 ， 而齒輪等要求可以不淬透 。 臨界冷卻速度小 ， 鋼的淬透性就越大 ， 臨界冷速與鋼的化學(xué)成分和奧氏體化溫度之間有密切關(guān)系 。是影響淬透性的最主要因素 。 vk愈小 ， 淬透性越好 。 ?鋼中未溶第二相 碳化物 、 氮化物及其它非金屬夾雜物 ， 可成為奧氏體分解的非自發(fā)核心 ， 使 vk增大 ，降低淬透性 。此法通常用于測(cè)定優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼，也可用于測(cè)定彈簧鋼、軸承鋼、工具鋼的淬透性。其中 J表示末端淬透性，d表示至水冷端的距離．， HRC為該處測(cè)得的硬度值。比較 D0也可判斷鋼的淬透性。 100水? 25距水冷端距離淬透性曲線硬度HRC? 2514:36:47 機(jī)電工程學(xué)院 Engineering Materials 淬硬性 是指鋼在正常淬火條件下，所能達(dá)到的最高硬度，淬硬性主要與鋼中的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有關(guān)。奧氏體中固溶的碳越多，淬火后馬氏體的硬度也就越高。 5 淬硬性與淬透性 14:36:47 機(jī)電工程學(xué)院 Engineering Materials ?受力情況 ：軸向拉壓、彎曲與扭轉(zhuǎn) ?重要與否 ：重要的軸、齒輪、連桿 ?彈 簧 ：要求大的屈強(qiáng)比 (σs/σb) ?階 梯 軸 ：可初車后淬火 ?焊 接